丝网印刷XY-Theta并联平台的定位精度分析及标定

针对一种特殊的用于丝网印刷的平面三自由度并联对位平台,提出了一种改进的误差建模和运动学标定方法.首先,利用平面对位机构的特点,结合矢量法和解析法,构造出动平台位置、姿态误差与几何误差之间的映射关系,得到了误差雅克比矩阵.然后,通过灵敏度分析,评估了各个几何误差源对终端位姿误差的影响.接着,通过辨识性分析,确定了标定几何误差源,随机选取多个位形建立误差辨识矩阵来对几何参数误差进行辨识.Matlab仿真结果显示,辨识值与设定值间的误差小于5%.最后,利用双频激光干涉仪、千分表等测量工具进行运动学标定实验,结果初步验证了标定方法的有效性和实用性.

基于视觉测量的XY-Theta并联平台分步运动学标定

针对一种用于丝网印刷的平面3自由度(Three-degree-of-freedom,3-DOF)并联平台,提出一种基于视觉测量的分步递进的运动学标定方法,解决这类特殊平面并联平台的运动学标定问题。结合矢量法和解析法,建立终端位置和姿态误差与几何误差之间的映射关系,得到误差雅可比矩阵。兼顾测量成本和实用性,搭建双相机全位姿视觉测量系统,通过高精度光刻玻璃进行标定。基于精密视觉测量,对并联平台的重复定位精度进行评估,在此基础上,设计一种分步递进的误差测量、参数辨识、误差补偿试验方案。标定后,终端最大位置误差从标定前的316μm下降至9μm,最大姿态误差从标定前的3.5×10–3°降至1.7×10–3°,该试验结果表明并联平台的终端定位精度得到了显著改善,验证了分步递进的运动标定方法的有效性。

电液3-UPS/S并联稳定平台参数振动特性分析

针对电液3-UPS/S并联稳定平台驱动液压缸的压力脉动所产生的参数振动,建立了稳定平台的参数振动方程并利用多尺度法求解了主共振响应与组合共振响应的一次近似解;分析了主共振与组合共振响应特性以及振动幅值在初始工作空间内的变化规律,最后采用四阶龙格库塔法与模态试验对参数振动模型进行验证。结果表明:数值解与理论解之间的最大误差为4.20%,固有频率理论值与试验值之间的最大误差为4.66%,可验证参数振动模型的正确性。

六自由度并联平台惯性参数辨识方法

惯性参数辨识对多自由度并联机构动力学控制至关重要,而传统的辨识方法存在操作复杂、精度差等问题。现提出一种基于动力学分析的六自由度并联平台惯性参数辨识方法。该方法以伺服电机的驱动电流为基础,采用Kane法对并联机构进行动力学分析,建立电流、转矩和推力之间的传递函数,在此基础上构建激励力与平台位姿的辨识方程,即可求解并联平台的惯性参数。基于MATLAB与ADAMS的六自由度并联平台参数辨识仿真分析结果表明,质量与转动惯量辨识误差分别小于2%与7%。与解体测量法和CAD法相比,本方法具有更快的辨识速度与更高的辨识精度,为并联平台动力学控制打下基础。

机载光电平台主被动并联复合减振技术

针对制导跟踪系统中的机载光电平台在工作时受载机振动和气流扰动引起的宽频随机振动干扰,导致稳定精度下降、图像模糊、跟踪脱靶等问题,提出主被动并联复合减振控制技术。分别采用三环伺服控制和自抗扰位置控制策略,搭建基于音圈电机的单自由度机载光电平台主被动并联复合减振系统。仿真结果表明,主被动复合减振系统可有效降低振动信号对光电平台的影响,并且加入主动减振控制后的系统可以拓宽减振频宽,抑制低频振动信号且信号幅值可在被动减振基础上再次被有效衰减2个量级以上。

3UPU-UP并联平台可操作性与工作空间分析

6支链并联平台存在着复杂的位置约束,并且当控制算法失效时对机械结构容易造成损坏,因此,针对一种3UPU-UP并联平台对其进行运动学可操作性与工作空间分析。首先通过矢量法与运动学的分析,得出了3UPU-UP并联平台运动学模型,以此为基础,首次将串联机械臂可操作度的评价指标与3UPU-UP并联平台的机构结构特性相结合,对3UPU-UP并联平台的可操作度进行了计算、分析和可视化处理;并将蒙特卡洛法与正运动学相结合对并联平台的工作空间进行了计算、分析和可视化处理。能够更加直观、完整表述并联平台的可操作度和工作空间。研究成果为3UPU-UP并联平台的设计提供了理论依据并证实其理论上的可行性。

基于4-PSE并联机构的地质沉积模拟平台运动学分析

地质沉积模拟平台是定量研究地质沉积理论的重要装置。为满足沉积模拟大型化、精细化和定量化的研究需求,基于4-PSE并联机构设计一种可进行全方位调姿运动的地质沉积模拟平台,对其运动学特性进行研究。结合模拟平台的工作原理,对4-PSE并联机构的自由度进行计算,推导模拟平台的运动学方程。在ADAMS软件中建立模拟平台的虚拟样机模型,利用运动学仿真结果对其运动学参数进行理论验证。分析模拟平台的工作空间约束条件,求得其工作空间,绘制相关结构参数对工作空间的影响曲线。研究成果为后续地质沉积模拟平台的多块平台组合系统实验提供了理论基础。

S-RPS-SPS并联机构稳定平台的运动学分析

舰船在海上会受到海浪、海风以及气流等环境影响,从而导致原本需要在稳定环境下工作的器材受到严重干扰,如起吊平台、雷达信号捕捉等。针对以上问题,提出了S-RPS-SPS并联机构稳定平台,该平台可以实现绕X轴横滚角的旋转以及绕Y轴俯仰角的旋转,从而间接消除船体在这两轴上的转动。在SolidWorks软件中建立该并联机构的模型并验证了自由度;选择位姿逆解的方法计算出两条驱动杆长度与动平台位姿角度之间的关系式,在该机构的动平台旋转角度和驱动杆伸缩长度范围内输入不同的角度,得到两组数据,对比了其误差;把计算公式、旋转角度范围以及坐标在Matlab软件中通过算法进行仿真,验证了动平台位姿的准确性。仿真结果表明,该机构在运动学方面的精度和可靠性都得到了很好的保证。

基于BLF的三自由度并联稳定平台容错控制

针对具有不确定性和故障的三自由度并联稳定平台,提出一种基于障碍李雅普诺夫函数的反步容错控制方法。将模型不确定性、外部扰动和故障因素视为不确定性集合,通过固定时间扰动观测器对其进行实时估计,实现对控制器的补偿。通过引入障碍李雅普诺夫函数对系统状态进行约束,再结合反步法设计一种带有状态约束的容错控制器。通过稳定性理论证明该系统所有的闭环信号能够达到一致最终有界,仿真试验结果表明,该控制器能使平台在故障情况下保持稳定位姿,且能对不确定性集合进行快速、精确的估计以提升系统的稳定性。

六自由度Stewart并联平台的参数优化及公差分配

并联机器人的基础设计工作主要涉及两个方面:基本参数设计与公差分配。从机器人可达工作空间进行了推广,引申出广义的可达工作空间,将机器人姿态与位置同时考虑。以广义可达工作空间为优化目标,对6-SPS型Stewart平台进行基本参数的优化,通过粒子群算法(PSO)获得了一组具有更大的位置,姿态可达空间的并联机器人参数。另外,以更低的机器人制造成本为目标,在尺寸公差与形位公差满足机器人设计目标的约束下,对各基本尺寸的公差进行优化分配。通过分析尺寸公差与形位公差对末端精度的影响,建立了大概的公差-精度关系模型。

基于滑模控制的六自由度并联平台控制算法研究

通过Newton-Euler法和Lagrange法得到整个六自由度并联平台的完整动力学模型,利用Matlab/Simulink搭建动力学仿真模型。针对六自由度并联平台的精确控制,提出一种基于指数与等速趋近律结合的滑模控制算法,将并联平台的三维模型导入Matlab中的SimMechanics,让Simulink仿真平台与SimMechanics建立的物理模型进行联合仿真。仿真结果表明,基于指数趋近律的滑模控制算法可以有效地增加系统响应速度,大大降低了跟踪误差,可以实现对输入信号的准确跟踪。

基于CoDeSys平台的二自由度并联机械手控制系统设计

二自由度的并联机械手由于其高速、高精度的特点,目前被广泛的应用在各种工业场景中。由于其平行四边形的结构特点,使其终端执行平台能够始终保持稳定。针对该机构的结构特点和控制要求,主要研究该机械手的电气控制方案、软件实现算法、基于coDeSys平台的编程实现等。

基于ESO的车载并联稳定平台快速非奇异终端滑模控制

针对车载并联稳定平台受到多源干扰影响姿态稳定问题,提出了一种线性扩张状态观测器复合快速非奇异终端滑模控制方案。首先,建立并联稳定平台系统模型;然后,设计姿态环扩张状态观测器对系统多源干扰进行扰动估计,基于干扰估计值设计姿态环复合快速非奇异终端滑模控制器;接着,基于李雅普诺夫定理证明快速非奇异终端滑模控制器的稳定性;最后,在车载并联稳定平台上完成所设计控制器的仿真和实验验证。结果表明:所设计的控制器提升了车载并联稳定平台姿态控制的响应速度和抗干扰性能。

平面平台型Stewart并联机构的奇异性分析

提出一种研究平面平台型Stewart并联机构奇异性问题的新方法。采用四元数描述旋转矩阵,并将矢量的坐标扩展为4维形式,通过分析动平台位置与姿态变量之间的耦合关系以及四元数的性质,得到采用8个二次方程式表达的运动方程组。应用该运动方程组进一步导出平面平台型Stewart并联机构的一种新的雅可比矩阵,通过对该新雅可比矩阵求取行列式,得到了奇异性轨迹关于位置姿态变量的解析表达式。根据奇异轨迹解析表达式就可以确定奇异轨迹在空间的分布情况,无论是位置奇异还是姿态奇异都是适用的。通过一个具体的计算实例来验证新方法的正确性。提出的新方法可用于所有具有平面平台的Stewart并联机构的奇异性分析。

一种并联机床运动平台位姿测量方法

提出一种采用附加测量机构直接测量并联机床运动平台位姿精度的方法。其基本思想是根据运动平台的运动特性在固定平台和运动平台之间增设附加测量机构，当运动平台运动时带动测量机构运动，通过安装在测量机构上的传感器测得广义坐标参量， 经运动学建模即可得到运动平台的位姿。当测量机构位姿正解求解速度满足实时控制要求时，利用该反馈信息对机床进行实时精度补偿和控制。基于上述思想建立的并联机床位姿测量系统可部分排除机床切削力变形和运动副间隙等误差， 从而提高机床的位姿测量精度。以一种五坐标并联机床为例，介绍采用附加测量机构直接测量运动平台位姿精度的建模方法。其中， 测量机构的综合十分重要。测量机构的组成决定了运动学模型的复杂程度， 即决定了运动学模型的计算效率。

Stewart六自由度并联平台动力学模型振动分析

为提高Stewart六自由度并联减振平台控制精度,采用力学分析、旋转矩阵等方法构建了减振平台的速度特性和加速度特性等动力学分析模型和Adams虚拟样机模型,并对该平台在瞬态激励下上端载物平台的位移输出情况、速度情况和加速度情况以及固有特性进行了振动仿真分析.结果表明:1)上端平台的响应较小,最大的位移出现在0.7s左右且能够很快地保持稳定;2)Stewart六自由度并联平台的一阶固有频率较小,低频特性较好,且在大范围的频率段范围内响应稳定.

并联六自由度平台机构机械误差分析与检测

分析了影响并联六自由度平台机构姿态控制误差的因素，认为在位置精度要求较高的场合，减小因机械加工、安装误差对平台姿态控制精度的影响是关键之一。由此引入了通过测量平台的系列变化姿态间接测量计算平台实际结构参数，并在控制软件中进行补偿以减小误差提高姿态精度的方法。针对测量随机误差对测量计算结果的影响，提出了改进措施。

新型并联柔性铰链微动精密平台的研究

基于3-PRC并联机构提出一种由压电陶瓷驱动的新型3-PRC并联微动平台,并进行了构型优化设计;采用矢量法对该平台的位置进行分析,并给出了该平台的理论耦合性误差;采用有限元对其运动解耦性进行了研究。最后制作了实验样机,并进行了实验测试。研究结果表明,该并联微动平台可以实现微米级三维移动,具有较高的精度和良好的运动解耦特性。

六自由度并联运动平台动力学建模及分析

通过分析液压驱动六自由度运动平台的运动学,给出了系统各部件的速度、加速度之间的关系。利用雅克比矩阵将各部分惯量影响投影到平台广义速度方向,运用凯恩方程建立了考虑支链液压缸惯性影响的系统完整的动力学模型。由动力学模型计算出平台在以不同的姿态运动时各支链的受力情况,为并联运动平台的设计优化以及动态分析提供了基础。最后运用所建立的动力学模型对实际运动平台的驱动力进行了仿真分析计算。

三自由度并联驱动平台机构的位置逆解及其分析

介绍了三自由度并联驱动平台机构的特征与特点，对其中一种典型结构的位置逆解作了具体的探讨，推导了相应的算式，并对该机构所产生的附加约束运动进行了分析．三自由度并联平台机构有三个独立的运动参量，在一定条件下也会产生三个附加的约束运动参量．这是这种空间机构进行位置姿态运动时的一个重要特点．但实例计算表明，产生的附加约束运动量与独立运动量比较而言，其值相对较小．探讨的三自由度并联平台位置逆解，其算法具体、简洁、实用，对三自由度并联平台机构的运动控制具有直接的应用价值．